состав для приготовления гидрофобной эмульсии и гидрофобная эмульсия

Классы МПК:C09K8/04 водные составы для бурения скважин
E21B43/02 подземное фильтрование
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт по нефтепромысловой химии" ОАО "НИИнефтепромхим" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2006-03-22
публикация патента:

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к составам для приготовления гидрофобных эмульсий и к гидрофобным эмульсиям, применяемым при заканчивании, глушении нефтяных и газовых скважин, в качестве базового реагента для приготовления технологических жидкостей в технологических процессах повышения нефтеотдачи пластов и капитальных ремонтов скважин, для обеспечения фильтрации между нефтяным или газовым пластом и скважиной в процессе ее эксплуатации, а также при разработке нефтяных и газоконденсатных месторождений на любой стадии заводнения, увеличения нефтеотдачи пласта. Технической задачей является создание состава для приготовления гидрофобной эмульсии и создание гидрофобной эмульсии с низкой температурой застывания, обеспечивающей снижение глубины проникновения ее в пласт и обеспечение термостабильности эмульсии при закачке ее в призабойную зону скважины с высокими пластовыми температурами, сохранение фильтрационных характеристик пород призабойной зоны, создание благоприятных условий притока жидкости на забой скважин при их освоении. Поставленная задача решается тем, что состав для приготовления гидрофобной эмульсии включает поверхностно-активное вещество - продукт взаимодействия алканоламина и смеси жирных кислот предельного и непредельного ряда с углеводородным радикалом C8-C 24 при их мольном соотношении 1-4:1 соответственно. Гидрофобная эмульсия включает в себя состав для приготовления гидрофобной эмульсии, хлорид кальция, воду и дополнительно углеводородный растворитель. 2 н.з. ф-лы, 3 табл.

Формула изобретения

1. Состав для приготовления гидрофобной эмульсии, включающий поверхностно-активное вещество, углеводородный растворитель и сажу, отличающийся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества состав содержит продукт взаимодействия алканоламина и смеси жирных кислот предельного и непредельного ряда с углеводородным радикалом C8-C24 при мольном соотношении алканоламин:смесь жирных кислот, равном 1-4:1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Поверхностно-активное вещество 4-10
Сажа45-55
Углеводородный растворитель Остальное

2. Гидрофобная эмульсия, включающая водный раствор хлорида кальция и углеводородную фазу, отличающаяся тем, что в качестве углеводородной фазы она содержит состав по п.1 и дополнительно углеводородный растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Состав по п.12,5-8,0
Углеводородный растворитель 2,5-8,0
Хлорид кальция 15-45
ВодаОстальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к составам для приготовления гидрофобных эмульсий и к гидрофобным эмульсиям, применяемым при заканчивании, глушении нефтяных и газовых скважин, в качестве базового реагента для приготовления технологических жидкостей в технологических процессах повышения нефтеотдачи пластов и капитальных ремонтов скважин, для обеспечения фильтрации между нефтяным или газовым пластом и скважиной в процессе ее эксплуатации, а также при разработке нефтяных и газоконденсатных месторождений на любой стадии заводнения, увеличения нефтеотдачи пласта.

Известен гидрофобный эмульсионный состав, содержащий углеводородный растворитель, отход производства ланолина - кислоты шерстного жира, обработанного триэтаноламином, водный раствор хлорида кальция (а.с. СССР №1808859, С 09 К 7/06, 15.04.1993 г.).

Известна гидрофобная микроэмульсия, содержащая жидкий углеводород, Нефтенол НЗ-углеводородный раствор эфиров кислот таллового масла и триэтаноламина, водный раствор хлористого кальция (патент РФ №2110675, Е 21 В 43/22, 10.05.98 г.).

Наиболее близкой к заявленному по технической сущности является гидрофобная эмульсия, содержащая водный раствор хлористого кальция, поверхностно-активное вещество, углеводородный растворитель и сажу (патент РФ №2232872, Е 21 В 43/02, 20.07.2004 г.).

Недостатком известных гидрофобных эмульсий является малая устойчивость во времени, высокая температура застывания, низкая термостойкость.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является создание состава для приготовления гидрофобной эмульсии и создание гидрофобной эмульсии с низкой температурой застывания, обеспечивающей снижение глубины проникновения ее в пласт и обеспечение термостабильности эмульсии при закачке ее в призабойную зону скважины с высокими пластовыми температурами, сохранение фильтрационных характеристик пород призабойной зоны, создание благоприятных условий притока жидкости на забой скважин при их освоении.

Поставленная задача решается так, что состав для приготовления гидрофобной эмульсии, включающий поверхностно-активное вещество (ПАВ), углеводородный растворитель и сажу, в качестве поверхностно-активного вещества, содержит продукт взаимодействия (ПВ) алканоламина и смеси жирных кислот предельного и непредельного ряда с углеводородным радикалом C8-C24 при мольном соотношении алканоламин:смесь жирных кислот, равном (1-4):1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Поверхностно-активное вещество, указанное выше - 4-10
Сажа - 45-55
Углеводородный растворитель - остальное

В варианте гидрофобная эмульсия, включающая водный раствор хлорида кальция и углеводородную фазу, в качестве углеводородной фазы содержит состав по п.1 и дополнительно углеводородный растворитель при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Состав по п.1- 2,5-8,0
Углеводородный растворитель - 2,5-8,0
Хлорид кальция - 15-45
Вода - остальное

Продукт взаимодействия алканоламина и смеси жирных кислот предельного и непредельного ряда с углеводородным радикалом C8-C24 при мольном соотношении алканоламин:смесь жирных кислот, равном (1-4):1, получают путем нагревания и перемешивания при атмосферном давлении и температуре 120-150°С в течение 4-6 ч.

В качестве алканоламина берут моноэтаноламин (ТУ 6-02-915-84) или диэтаноламин (ТУ 6-09-2652-91), или триэтаноламин марки В (ТУ 6-02-916-79).

В качестве жирных кислот для получения продукта взаимодействия используют, например, талловое масло, растительное масло (соевое, пальмовое, рапсовое, кокосовое, льняное, касторовое, хлопковое), а также смеси жирных кислот предельного и непредельного ряда с углеводородным радикалом С 824.

Примеры 1-3 описывают получение продукта взаимодействия алканоламина и смеси жирных кислот.

Пример 1. В реактор емкостью 2000 л, оснащенный мешалкой и сливным устройством на дне, загружают 700 кг (0,79 моль) нерафинированного рапсового масла с содержанием свободных жирных кислот 2,35% и при перемешивании подают 174,5 кг (2,86 моль) моноэтаноламина (1:3,6). Температуру в реакторе доводят до 130°С и перемешивают при заданной температуре в течение 5 часов. После чего реакционную массу охлаждают до 25±5°С. Степень конверсии по свободным аминам составляет 96% (образец 1, табл.1).

Пример 2. В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружают 50 г (0,15 моль) таллового масла с кислотным числом 168,1 мг КОН/г и 13 г (0,21 моль) моноэтаноламина (1:1,4). Реакционную массу нагревают при перемешивании до 150°С и ведут процесс в течение 4 часов. Затем полученный продукт охлаждают до 25±5°С. Степень конверсии равна 74% (образец 2, табл.1).

Пример 3. В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, обратным холодильником и термометром, загружают 50 г (0,17 моль) смеси жирных кислот предельного и непредельного ряда фракций С16 22 с кислотным числом 180,6 мг КОН/г и при перемешивании добавляют 14 г (0,23 моль) моноэтаноламина (1:1,4). Реакционную массу нагревают до 120°С и выдерживают в течение 6 часов. По окончании процесса реакционную массу охлаждают до 25±5°С. Степень конверсии составляет 97% (образец 3, табл.1).

Примеры 4-9. В качестве алканоламина используют диэтаноламин или триэтаноламин. Технологические параметры получения активной основы и мольные соотношения реагентов представлены в таблице 1.

Продукт взаимодействия моноэтаноламина и смеси жирных кислот представляет собой мазеобразное вещество от коричневого до темно-коричневого цвета с температурой плавления 40-60°С.

Продукт взаимодействия диэтаноламина (триэтаноламин) и смеси жирных кислот представляет собой вязкую жидкость от темно-желтого до коричневого цвета. Плотность при 20°С - 930-960 кг/м3 .

В качестве сажи используют технический углерод по ГОСТ 7885-86.

В качестве углеводородного растворителя используют, например, низкозастывающие фракции или товарные среднедистиллятные топлива, например топливо для реактивных двигателей марок ТС-1 (ТС-1), РТ (РТ) по ГОСТ 10227-86, топливо дизельное (ТД) по ГОСТ 305-82, нефрас-С4-155/200 (нефрас-С) по ГОСТ 3134-78, нефрас-А-130/150 (нефрас-А) по ГОСТ 10214-78.

Состав для приготовления гидрофобной эмульсии получают путем растворения продукта взаимодействия в углеводородном растворителе при перемешивании при Т=20-60°С, с последующим добавлением сажи и перемешивания до получения однородной массы.

Пример 1. 1 г продукта взаимодействия (ПВ-1, табл.1) растворяют в 4 г топлива для реактивных двигателей ТС-1 при температуре 25°С. В приготовленный раствор при перемешивании добавляют 5 г сажи до получения однородной массы. Полученный продукт представляет собой однородную рыхлую массу черного цвета.

Примеры 2-20. Готовят состав аналогично примеру 1, изменяя качественный и количественный состав компонентов. Данные по составу представлены в таблице 2.

Полученные по примерам 1-20 (табл.2) составы для приготовления гидрофобной эмульсии используют для получения гидрофобной эмульсии.

Гидрофобные эмульсии готовят путем смешения состава (табл.2) с углеводородным растворителем и последующим смешением полученной суспензии с 20-50% водным раствором хлористого кальция.

Для приготовления 20-50% водного раствора хлорида кальция применяют хлористый кальций - кальцинированный, плавленный или жидкий по ГОСТ 450-77.

Пример 1. В пробирку помещают 1 г состава гидрофобной эмульсии (состав 1, табл.2) и добавляют 1 г топлива для реактивных двигателей ТС-1. Затем приливают 6,5 г хлорида кальция, растворенного в 18,5 г воды. Закрывают притертой крышкой и энергично встряхивают до образования однородной эмульсии. Полученная гидрофобная жидкость (пример 1, табл.3) имеет следующие характеристики:

- плотность при 20°С - 1,1 г/см3 ;

- устойчивость во времени >40 суток;

- термостабильность - 50 ч;

- температура застывания -8°С.

Примеры 2-60. Готовят гидрофобную эмульсию аналогично примеру 1, изменяя соотношение компонентов. Данные по количественному соотношению компонентов гидрофобной эмульсии и качественным характеристикам приведены в таблице 3.

Полученные гидрофобные эмульсии характеризуются устойчивостью к расслоению, термостабильностью, температурой застывания.

Устойчивость эмульсии определяют визуально по времени начала разложения.

Для определения термостабильности 15 см3 гидрофобной эмульсии наливают в пробирку, герметично закрывают пробкой и помещают в термостат, нагретый до +80°С. Временем стабильности эмульсии считают время от начала испытаний до начала расслоения эмульсии.

Температуру застывания определяют по ГОСТ 20287-91.

Из данных, представленных в таблице 3, видно, что гидрофобные эмульсии, полученные с использованием состава для приготовления гидрофобной эмульсии, характеризуются:

- высокой устойчивостью во времени;

- термостойкостью до + 80°С;

- низкой температурой застывания.

Таблица 1
№ образца ПВИсходное сырье Мольное соотношениеТемпература, °С Длительность, чСтепень конверсии, %
1. Рапсовое масло0,79 130596
 Моноэтаноламин 2,86    
2.Талловое масло0,15 1504 74
 Моноэтаноламин 0,21    
3.Смесь жирных кислот фракции C 16-C220,17 1206 97
 Моноэтаноламин 0,23    
4.Рапсовое масло1 1305 79
 Диэтаноламин 3,6    
5.Талловое масло1 1504 99
 Диэтаноламин 1,4    
6.Смесь жирных кислот фракции C 16-C221 1206 89
 Диэтаноламин 1,4    
7.Рапсовое масло1 1305 77
 Триэтаноламин 4    
8.Талловое масло1 1504 80
 Триэтаноламин 2    
9.Смесь жирных кислот фракции C 16-C221 1206 91
 Триэтаноламин 1    

Таблица 2
№ п/пСостав, мас.%
ПАВУглеводородный растворитель Сажа
1. ПВ-1Топливо для реактивных двигателей ТС-1 50
  1040 
2.ПВ-2 Дизельное топливо50
 1040  
3. ПВ-3Топливо для реактивных двигателей РТ 50
  1040 
4.ПВ-4 Нефрас-А-130/15050
 1040  
5. ПВ-5Топливо для реактивных двигателей РТ 50
  1040 
6.ПВ-6 Нефрас-С4-15 5/20050
 1040  
7. ПВ-7Топливо для реактивных двигателей ТС-1 45
  837 
8.ПВ-8 Дизельное топливо45
 837  
9. ПВ-9Нефрас-С4-155/200 45
 8 37 
10.ПВ-1Топливо для реактивных двигателей РТ54
 6 40 
11. ПВ-2Топливо для реактивных двигателей ТС-154
 640  
12. ПВ-3Дизельное топливо 54
 6 40 
13.ПВ-4Нефрас-А-130/150 52,5
  5,542  
14. ПВ-5Топливо для реактивных двигателей ТС-1 52,5
  5,542  
15. ПВ-6Нефрас-С4-155/200 52,5
  5,542 
16.ПВ-7 Топливо для реактивных двигателей ТС-155
 4 41 
17. ПВ-8Дизельное топливо 55
  441 
18.ПВ-9 Топливо для реактивных двигателей РТ55
 4 41 
19. Стеарат Na 10Топливо для реактивных двигателей ТС-150
 по прототипу 40 
20. Стеарат Na 5,5Топливо для реактивных двигателей ТС-152,5
 по прототипу 42 

Таблица 3
№ п/п№ состава из табл.2 Компоненты гидрофобной эмульсии, мас.% Плотность при 20°С, г/см 3Свойства гидрофобной эмульсии
Состав по п.1 Углеводородный растворительХлорид кальция ВодаУстойчивость эмульсии к расслоению, сут.Термостабильность эмульсии, чТемпература застывания, °С
12 345 67 8910
1.1 3,7ТС-13,7 2468,61,1 >4050-8
2.3,3 РТ3,331 62,41,2>40 50-6
3.2,5Нефрас-С 2,54550 1,3>4048 -6
4. 23,7ТД 3,72468,6 1,13846 -12
5.3,3 ТС-13,3 3162,41,2 3744-10
6.2,5 Нефрас-С2,545 501,3 3744-10
7.3 3,7Нефрас-А3,7 2468,6 1,13013 -5
8.3,3 ТД3,3 3162,41,2 3013-5
9.2,5 РТ2,545 501,323 13-5
10. 4.3,7 Нефрас-А3,724 68,61,1 3848-36
11.3,3 ТС-13,331 62,41,238 48-35
12. 2,5ТД 2,54550 1,33048 -35
13. 5.3,7ТС-1 3,72468,6 1,12612 -38
14.3,3 Нефрас-А3,3 3162,41,2 2511-38
15.2,5 РТ2,545 501,321 11-36
16. 6.3,7 Нефрас-С3,724 68,61,1 238,5-36
17.3,3 РТ3,331 62,41,221 8-36
18. 2,5ТС-1 2,54550 1,3208 -34
19. 7.3,7Нефрас-А 3,72468,6 1,12010 -42
20.3,3 ТД3,3 3162,41,2 2011-42
21.2,5 РТ2,545 501,320 10-40
22. 8.3,7 Нефрас-С3,724 68,61,1 1010-44
23.3,3 ТС-13,331 62,41,29 10-42
24. 2,5Нефрас-А 2,54550 1,31010 -42
25. 9.3,7ТД 3,72468,6 1,198 -40
26.3,3 РТ3,3 3162,41,2 98-38
27.2,5 РТ2,545 501,39 7-36
28. 10.8 ТД815 691,117 18-20
29. 5,8ТС-1 6,232,455,6 1,21512 -22
30.4,9 Нефрас-С5,1 44461,3 510-20
31.11. 8РТ8 15691,1 1213-24
32.5,8 Нефрас-А6,232,4 55,61,2 129-24
33.4,9 ТД5,144 461,35 9-22
34. 12.8 ТС-1815 691,18 6-22
35. 5,8ТС-1 6,232,455,6 1,276 -22
36.4,9 Нефрас-С5,1 44461,3 16-20
37.13. 8РТ8 15691,1 1515-48
38.5,8 ТС-16,232,4 55,61,215 14-46
39. 4,9Нефрас-А 5,14446 1,346 -46
40. 14.8Нефрас-С 81569 1,1116 -52
41.5,8 РТ6,2 32,455,61,2 105,5-52
42.4,9 ТС-15,144 461,32 5-51
43. 15.8 ТД815 691,14 3-50
44. 5,8Нефрас-С 6,232,455,6 1,243 -49
45.4,9 ТС-15,1 44461,3 13-48
46.16. 8ТС-18 15691,1 85-50
47.5,8 Нефрас-А6,232,4 55,61,2 65-48
48.4,9 Нефрас-С5,144 461,3 25-48

12 345 67 8910
49.17. 8ТС-18 15691,1 55-51
50.5,8 ТД6,232,4 55,61,24 4,5-50
51. 4,9ТД 5,14446 1,30,54,5 -50
52. 18.8Нефрас-А 815 691,13 246
53. 5,8Нефрас-С 6,232,455,6 1,232 44
54.4,9 ТС-15,1 44461,3 0,1242
По прототипу
55.19.3,7 РТ3,7 2468,61,1 3 ч--
56.3,3 ТС-13,331 62,41,23 ч --
57. 2,5РТ 2,54550 1,32 ч- -
58. 20.8Нефрас-А 815 691,15 мин --
59. 5,8ТД 6,232,455,6 1,25 мин- -
60.4,9 Нефрас-С5,1 44461,3 5 мин--

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2296791

patent-2296791.pdf

Класс C09K8/04 водные составы для бурения скважин

способ получения изолирующего гелеобразующего раствора на водной основе -  патент 2491411 (27.08.2013)
высокотемпературное гелирующее средство для модификации вязкости низко- и высокоплотных рассолов -  патент 2453576 (20.06.2012)
способы и композиции для обработки подземных участков -  патент 2361897 (20.07.2009)
вязкоупругий состав для изоляционных работ в скважинах -  патент 2356929 (27.05.2009)
способ стимулирования добычи углеводородов и снижения уровня получения воды из подземной формации -  патент 2351627 (10.04.2009)
цвиттерионные полимеры, содержащие звенья типа бетаина, и применение цвиттерионных полимеров в промывочной жидкости -  патент 2333225 (10.09.2008)
реагент для обработки буровых растворов и способ его получения -  патент 2321611 (10.04.2008)
стабильная водомасляная эмульсия -  патент 2313567 (27.12.2007)
способ повышения вязкости и стабильности водомасляных эмульсий -  патент 2313566 (27.12.2007)
способ первичного вскрытия продуктивных пластов при бурении на нефть и газ -  патент 2283418 (10.09.2006)

Класс E21B43/02 подземное фильтрование

способ заканчивания строительства добывающей горизонтальной скважины -  патент 2516062 (20.05.2014)
способ заканчивания строительства паронагнетательной горизонтальной скважины -  патент 2515740 (20.05.2014)
способ разработки нефтяной залежи -  патент 2490428 (20.08.2013)
интегрированный инструмент для контролирующего песок завершения скважин и способ завершения скважин -  патент 2428562 (10.09.2011)
способы управления миграцией сыпучих частиц -  патент 2403377 (10.11.2010)
способ разработки нефтяной залежи -  патент 2369731 (10.10.2009)
способ изменения проницаемости массива горных пород -  патент 2362008 (20.07.2009)
способ определения коэффициента охвата пласта фильтрацией -  патент 2349736 (20.03.2009)
способ обеспечения доступа к подземным зонам и дренажная система (варианты) -  патент 2338870 (20.11.2008)
устройство для улучшения фильтрации пласта в его прискважинной зоне -  патент 2338055 (10.11.2008)
Наверх